Når vi skubbe grænserne for viden, og dette kommer med risiko, og udsigten til en belønning. De risici, der er mange: ikke til at finde noget nyt at holde mislykkedes eller ikke-udføre et eksperiment til at forårsage en fiasko, hvis tingene går skævt. Men belønningen kan være stor: erhvervelse af ny viden, ny teknologi og banebrydende for hele den menneskelige videnskab.
Et af de steder, som indbegrebet af alt dette, er Large hadron Collider (LHC) på CERN, hvor vi begyndte at kollidere protoner ved de højeste energier der nogensinde er opnået i acceleratorer af elementære partikler. For et par år siden, vi slog den gamle rekord er 2 TeV (teraelectronvolt, eller 1012 eV), som blev etableret af Laboratoriet Fermi — accelerere partikler op til 3,5 TeV og sætter dem sammen, og nåede 7 TeV samlede energi. Denne opdagelse, som ikke kun givet os mulighed for ikke blot at skabe et stort antal af undvigende fundamentale partikler (top-kvarken, W og Z bosoner), men også til at åbne en helt ny fundamental partikel, de sidste uopdagede partikel af Standard-model: Higgs-partiklen.
Opdateret TANK giver os mulighed for at få omkring 13-14 TeV samlede energi. Hvis vi er heldige, et imponerende antal af kollisioner på sådanne energier, kombineret med utrolige detektorer, som vil give os mulighed for at skabe og oplev en aldrig-før-set partikler i laboratoriet. Og, selvfølgelig, dette åbner op for et rum til utrolige (og absurd) udsagn, såsom:
“Forskere ved Large hadron Collider håber at komme i kontakt med et PARALLELT UNIVERS”.
“Large hadron Collider udfordringer Big Bang teorien”.
“Spil med Universet kan ødelægge os: etableret ved LHC sorte huller ville sluge os”.
Og hvis de to første — det er noget vrøvl, forkert videnskabelige oplysninger, den tredje sætning er såning frygt blandt befolkningen, at opdrage sit grimme hoved frem, når TANKEN begynder at arbejde.
Hvorfra fødder vokser på det lort? Lad os finde ud af det.
Der er en række teorier, der forudsiger eksistensen af ekstra dimensioner. Ikke kun de tre rumlige og ene tidslige, der, som vi ved, der er forbundet med vores fire-dimensionelle rum-tid, men mindst én anden rumlige dimensioner i vores Univers. Og selv om vi ikke kan få adgang til disse målinger til rådighed energi, det menes der, at et sådant omfang, at færre af dem, med hvem vi har haft til at beskæftige sig med, og som svarer til højere energier, kan disse ekstra dimensioner, der eksisterer.
Og hvis disse ekstra dimensioner, der eksisterer, er der også en teoretisk mulighed for, at du kan skabe en lille, miniature, mikroskopiske sorte huller!
Når vi gør det, vi ville have gjort utrolige teknologiske og videnskabelige bedrift, der for altid ændrede vores forståelse af Universet. Men når du siger, at “sort hul”, folk med det samme (og med god grund) forestil dig en katastrofal billede af noget, sluger noget af nogen art, indtager protoner, neutroner, elektroner i vores verden og at ødelægge alle og alt.
Men det er umuligt for tre grunde til. Lad os se det i øjnene.
- Hvis disse miniature sorte huller eksisterer, så de ramte Jorden er milliarder af år gammel, og Jorden er stadig i bevægelse.
Selvfølgelig, vi aldrig skabt partikler med en sådan energi i laboratoriet før. Men på de højeste niveauer af energi — den energi af mere end et hundrede millioner (100 000 000), er højere end dem, som vi arbejder på TANK — partikler, der hele tiden kolliderer med Jorden: det er de kosmiske stråler, der strømmer mod os fra alle retninger af rummet.
Disse sorte huller, hvis de eksisterede, bombarderede Jorden og alle planeterne i hele historien af vores solsystem og Solen, og der er intet, der tyder på, at ethvert legeme i solsystemet er blevet til et sort hul eller blev spist af det.
Og så kan du argumentere for, at disse ting ikke bevæger sig for hurtigt, og derfor blot passere gennem Jorden, spiser for lidt stof til at holde inde, og flyve ud i det intergalaktiske rum. I dette tilfælde, du har brug for at berolige den anden grund.
- Hvis du virkelig vil skabe et lille sort hul, vil det forfald på grund af Hawking-stråling, og meget, meget hurtigt.
Hvis der er ekstra dimensioner kan være antages, at de kan være af en bestemt type, så de (igen, sjældent, men rammende) for at danne mikroskopiske sorte huller. Sådanne sorte hul har en masse svarende energi proton-proton kollisioner, op til 13-14 TeV. Efter formlen E=mc2, svarer dette til, at en masse af 5 x 10-20 gram, og sandsynligvis endnu mindre.
Men selv hvis du vil have behov for yderligere målinger af omfanget og af den rigtige type, og du gør dette sorte hul, vil problemet være: det vil være ustabil. Tak til de love, af kvantemekanik, i dette sorte hul vil opløses i processen af Hawking-stråling. For et sort hul med masse af 5 x 10-20 gram, opløsning gang i tre dimensioner vil være omkring 10-83 sekunder, selv eksistens er svært at ringe. Til fysik gav mening, har brug for tid mindst 10-43 sekunder eller længere. Henvender sig til massen af det sorte hul, der skal veje mindst af 0.00002 gram for at få en chance for at eksistere.
I fire dimensioner, men især hvis det er en “ekstra”, som vil blive stor, tidspunktet for forfald er 10-23 sekund. Men for at forhindre, at den forventede sammenbrud af dette lille sort hul, du har brug for at smide de kendte fysiske love. Og disse love er så veletableret, at der ikke er den mindste sandsynlighed for dem at modbevise det, det er som at vågne op i morgen for at se solen stå op i Vest.
Men lad os sige, at der er nye love, som vi endnu ikke kender, og disse sorte huller vil pludselig blive stabil. Du laver et sort hul — sådan en lille ligger i centrum af Jorden, og det gør ikke bryde. Hvis hun vil sluge Jorden? Og i givet fald hvor hurtigt? Dette fører os til den tredje og sidste betingelse, og glem ikke: vi har to gange afvist de kendte fysiske love for at gøre dette nonsens muligt.
- Du kan beregne, hvor hurtigt det sorte hul, der bruger sagen, og ikke engang tæt på at komme til udtryk i eksistensen af vores planet.
Vi plejede at tro, at sorte huller “suge” spørgsmål, men sandheden er, at de kan interagere kun tyngdekraften. Vægten af 5 x 10-20 gram, dette gravitationel kraft, vil være meget lille: alt, hvad hun kan gøre, er at passere gennem centrum af Jorden igen og igen, forventer en kollision med en elementarpartikel. Da tværsnittet af vores sort hul er meget lille, og den tværsnit af proton (eller neutron) er meget stor, kan vi antage, at spar argument, at når kollision af et sort hul vil optage en proton eller en neutron.
Under forudsætning af, at det absorberer hver proton, neutron-eller elektron, som kommer i kontakt — og til at tage hensyn til sin grovhed, for at forstå, hvad hun tiltrækker, hun vil absorbere omkring på 66.000 protoner og neutroner per sekund. Selvfølgelig, på 66.000 protoner og neutroner — det er de små ting fra det synspunkt af massen: 1.1 x 10-25 gram. Denne vækstrate vil være konstant, indtil det sorte hul bliver ret stort; kun når massen af en milliard tons af det sorte hul, vil vokse hurtigere, fordi dens tværsnit vil stige. Optagelse på 66.000 nucleons per sekund, hvor længe tror du, et sort hul vil få pounds? Tre billioner år. I løbet af denne tid, Solen — selv, så universet eksisterer ikke.
Så selv hvis du laver et sort hul, og selv om fysikkens love er forkerte, og det sorte hul vil leve for evigt, vil hun være harmløse. Uanset hvor mange af fysikkens love, vil vi fjerne, revidere eller ændre, Jorden stadig vil være fint.
Så du skal ikke være bange for. Vi forsøger at udforske verden på en helt sikker måde. Enhver frygt for, kan blive fjernet — det hjælper til at kontakte en forsker og spørge. De er ikke skøre.